專利名稱：世界時鐘表及其區(qū)時計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指針式世界時鐘表及其區(qū)時計算方法。
背景技術(shù)：
隨著信息化、全球化時代的到來，極大地改變和擴(kuò)展了人們活動的方式及范圍，世界變成了名副其實的“地球村”，從而迫使人們改變著一直以來作為常識的時間相對于空間是完全分開并且獨(dú)立的觀念。時間的特性不僅僅是ー個連續(xù)、均勻、穩(wěn)定的頻率，傳統(tǒng)的鐘表及其區(qū)時計算方法，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足和適應(yīng)時代的發(fā)展以及計時的需求。國家實用新型專利說明書CN2322165Y公開了ー種模擬地球自轉(zhuǎn)的記時鐘表，其 特征在于，鐘表的時、分、秒針逆時針方向轉(zhuǎn)動與地球自轉(zhuǎn)方向同步，表盤的24小時刻度和60分、秒刻度也是逆時針布置的，在表盤上裝置一個標(biāo)有地球24時區(qū)圖和地球俯視圖的圓盤形時針套在時針輪軸上與時針同步逆時針轉(zhuǎn)動，使用時將時針與該圓盤形時針上的目的地時區(qū)線重合即可，實現(xiàn)了所謂的時針與地球自轉(zhuǎn)同向同歩，并且時針永遠(yuǎn)指向太陽，通過圓盤形時針可以通曉全球時空。國家實用新型專利說明書CN2040652U還公開了ー種自動顯示世界計時的鐘表，其特征在于，在一個常規(guī)的12小時鐘表的表盤上裝置ー個24小時世界時盤以及ー個與世界24時區(qū)相對應(yīng)的城市名盤，這種12-24小時制的配合組件可以由ー個常規(guī)鐘表機(jī)芯完成，也可以分別由兩個常規(guī)鐘表機(jī)芯完成。使用時，轉(zhuǎn)動世界城市名盤，使其居住地的指示點(diǎn)與常規(guī)12小時表盤12時處相重合，表示現(xiàn)居住地的標(biāo)準(zhǔn)時間，這時世界其它城市的指示點(diǎn)對應(yīng)在24小時世界時盤的時間上，分別為那個城市所在時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時間，12小時時針走兩圈，24小時世界時盤反方向走ー圈，能讓各界人士在其現(xiàn)時居住的地區(qū)直觀地看到所需要前往世界任ー時區(qū)城市的現(xiàn)時時間。由于這類模擬地球自轉(zhuǎn)的記時鐘表和自動顯示世界計時鐘表的科技含量不高、實用性不強(qiáng)，所以，這些鐘表在市場上很難見到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種符合現(xiàn)代時間測量原理和計時方法的世界時鐘表，同時，本發(fā)明還提供了一種時間與空間相統(tǒng)一的世界時區(qū)的區(qū)時計算方法。使僅局限于專業(yè)領(lǐng)域的區(qū)時計算以讀表的方式進(jìn)入人們的日常生活成為可能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明世界時鐘表，主要包括機(jī)芯，表売，表盤以及指針等，時針旋轉(zhuǎn)ー圈為24小時，分、秒針旋轉(zhuǎn)ー圈為60分、60秒；12時及30分、秒刻度與O時及60分、秒刻度分別位于表盤縱坐標(biāo)的上方與下方，6時及15分、秒刻度與18時及45分、秒刻度分別位于表盤橫坐標(biāo)的左方與右方，其它小時刻度，分、秒刻度依次順延排開，24時瞬間重合于O吋，時針、分針、秒針每日O時O分O秒相起始；在表盤同一坐標(biāo)沿小時刻度裝置一個世界時刻度盤，世界時刻度盤上有世界時區(qū)的劃分及其相對應(yīng)的地理經(jīng)度、中央經(jīng)線，世界時刻度盤與機(jī)芯走時機(jī)構(gòu)沒有傳動關(guān)系，只是每個時區(qū)的中央經(jīng)線或地理經(jīng)度與表盤12時有定位關(guān)系，轉(zhuǎn)動世界時刻度盤，把所需當(dāng)?shù)貢r區(qū)的中央經(jīng)線定位于表盤12時，鐘表便切換到當(dāng)?shù)貢r區(qū)上來，把指針撥到當(dāng)?shù)貢r區(qū)的時刻，時針在指示當(dāng)?shù)貐^(qū)時的同時，通過世界時刻度盤還指示著同一瞬間平太陽視運(yùn)動的地理經(jīng)度。本發(fā)明世界時鐘表的區(qū)時計算方法是，當(dāng)需要讀出同一瞬間世界任何國家或城市、地區(qū)的區(qū)時(理論區(qū)吋)時，以平太陽視運(yùn)動地理位置的計算方法即把讀表的方式從時針指示的當(dāng)?shù)貐^(qū)時，轉(zhuǎn)換到在世界時刻度盤上指示的同一瞬間平太陽視運(yùn)動的地理經(jīng)度所屬區(qū)時的時區(qū)中央經(jīng)線上來，為上中天12吋，以該時區(qū)的中央經(jīng)線所對應(yīng)的整點(diǎn)小時刻度為基點(diǎn)讀12，以平太陽時角之差和區(qū)時的原理及方法，即順時針法或逆時針法以及子午圈法，則可以非?？茖W(xué)簡便地計算得出。本發(fā)明世界時鐘表及其世界時計算方法的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)是，根據(jù)地球自轉(zhuǎn)即太陽周日視運(yùn)動這ー自然規(guī)律，以平太陽時的測量方法和世界時區(qū)的原理及方法應(yīng)用于鐘表計時的技術(shù)方案。地球自西向東自轉(zhuǎn),但地球上的人們感覺不到地球在轉(zhuǎn)動，人們感到的是天球的 旋轉(zhuǎn)——地球自轉(zhuǎn)的相對運(yùn)動，即看到日、月、星辰由東向西的周日視運(yùn)動。天文學(xué)即是通過天球的旋轉(zhuǎn)來測量地球自轉(zhuǎn)的。地球自轉(zhuǎn)一周為ー日，在天球上選擇不同的參考點(diǎn)就有不同的自轉(zhuǎn)周期。以平太陽為參考點(diǎn)，平太陽連續(xù)兩次通過同一觀測點(diǎn)子午圈的時間間隔稱為I個平太陽日，我們鐘表的時間就是以平太陽時為単位的。因此，本發(fā)明世界時鐘表的表盤代表地球，表盤是不轉(zhuǎn)動的，從表盤12時到O時的縱坐標(biāo)就是ー個地方時的子午圈；把世界時刻度盤上所需時區(qū)的中央經(jīng)線定位于表盤12吋，實現(xiàn)時區(qū)的切換，世界時刻度盤即不轉(zhuǎn)動；表盤的小時刻度與地球的地理經(jīng)度以及世界時區(qū)的劃分相對應(yīng)，時針的旋轉(zhuǎn)與天體平太陽的周日視運(yùn)動相一致，指示著平太陽視運(yùn)動的地理位置，時針到達(dá)12時，即平太陽經(jīng)過午圈的瞬間為上中天、平正午，時針到達(dá)O時，即平太陽經(jīng)過子圈的瞬間為下中天、平子夜；平太陽日從子圈起算，以平太陽下中天為O時O分O秒，因此，時針、分針、秒針每日O時O分O秒相起始。符合平太陽時的計時方法。用天球坐標(biāo)圖表示①以表盤外圓為基準(zhǔn)
大圓代表天赤道QO、因為地球的東西方向是以地球自轉(zhuǎn)來確定的，通過右手法則認(rèn)記，即
設(shè)想右手握住地軸，大拇指豎直指向北極星，四手指的方向則代表地球自西向東自轉(zhuǎn)的方向。因此，在北極上空看地球自轉(zhuǎn)是逆時針方向——自西向東，天球的周日視運(yùn)動是順時針方向——由東向西，(在南極上空則相反)故表盤的圓心代表與觀測者緯度同名的北天極Pn、即高扱。②時針的旋轉(zhuǎn)與天體平太陽Θ:的周日視運(yùn)動相一致，指示著平太陽視運(yùn)動的地理位置，通過平太陽地理位置的經(jīng)度線為平太陽的時圏。③過圓心Pn，表盤的縱坐標(biāo)代表與
天赤itQQr相ま直的縱向基準(zhǔn)大_天子午_，其中，午_與天赤itオ目交チ±點(diǎn)Q，位チ可見
天球，即午圈的中點(diǎn)，平太陽過午圈的瞬間為上中天12h;子圈與天赤道相交于下點(diǎn)Q'，位于不可見天球，即子圈的中點(diǎn)，平太陽過子圈的瞬間為下中天0h。④過圓心Pn，表盤的橫坐標(biāo)代表觀測者的真地平圈(應(yīng)為橢圓)的橫軸，真地平圈與午圈的交點(diǎn)靠近天南極，為正南
點(diǎn)S，真地平圈與子圈的交點(diǎn)靠近天北極，為正北點(diǎn)N，真地平圈與天赤道 ρ,得兩個交點(diǎn)，
面向正南點(diǎn)S，左手側(cè)交點(diǎn)6h處為正東點(diǎn)Ε，右手側(cè)交點(diǎn)18h處為正西點(diǎn)W。⑤平太陽日從子圈起算，時針、分針、秒針每日OOhOOmOOs在下中天Q'相起始，即平太陽日的起算點(diǎn)，平太陽
@沿天赤道QQ'向西離開子圈的弧距是為平太陽的圓周時角t，I" = 0.067s，l' =4S，1°= 4M5° = Ih0因此，本發(fā)明世界時鐘表的技術(shù)特征是ー個以北半球觀測者為基準(zhǔn)的地心參照系坐標(biāo)天文模型，并具有時空的統(tǒng)ー性。例如我們乘火車去某地旅行，由當(dāng)日晚18時起程至次日早6時到達(dá)目的地。本發(fā)明世界時鐘表技術(shù)方案的18時和6時刻度的位置，是在表盤橫坐標(biāo)的右邊和左邊，時針從18時到6時旋轉(zhuǎn)了表盤的下半圓，恰似太陽從西邊的地平線落下、從東方地平線升起，在這里，我們可以把時針指示的平太陽理解為真太陽，與我們對太陽的周日視運(yùn)動相一致。當(dāng)時針指向O時，太陽在下中天，正是經(jīng)過我們腳底下子圈的瞬間，即新的一天開始的時刻。這就是本發(fā)明世界時鐘表所給出的以觀測者子午圈為基準(zhǔn)的當(dāng)?shù)貢r間與空間的概念。這并不是簡單的象征性比喩，這是合乎科學(xué)道理的。人們的時間觀念源于地球自轉(zhuǎn)即太陽周日視運(yùn)動產(chǎn)生的晝夜現(xiàn)象，在地球不同的緯度和隨著季節(jié)的變化，太陽的出沒時間、方位和中天的高度各不相同，而人們通過太陽的視運(yùn)動以及中天現(xiàn)象來認(rèn)識和測量時間的原理是相同和不變的。因此，即使是在南、北極極晝、極夜的情況下，本發(fā)明世界時鐘表可以起到有助于人體生物鐘與地球的自然節(jié)律保持一致的作用。本發(fā)明世界時鐘表世界時刻度盤的技術(shù)特征，則是其區(qū)時計時功能的具體體現(xiàn)。 在O子午圈上測得的平太陽時稱為格林尼治地方平時，即稱格林尼治標(biāo)準(zhǔn)時間，簡稱格林尼治時間。轉(zhuǎn)動世界時刻度盤，把地理經(jīng)度0°定位于表盤12時，鐘表就切換到O子午圈上來。這時，我們在表盤上看到12時處地理經(jīng)度為0°，0時處地理經(jīng)度為180°，從表盤的12時到O時的縱坐標(biāo)就是O子午圏，即本初子午圏。這時，我們可以看到，世界時刻度盤從表盤12時以地理經(jīng)度0°為基準(zhǔn)，向左從東經(jīng)7. 5°到向右從西經(jīng)7. 5° (經(jīng)度間隔15° )為O時區(qū)，然后以O(shè)時區(qū)的兩條邊界分別向東經(jīng)和西經(jīng)每隔15°劃分為ー個時區(qū)，左半圈是東經(jīng)、東12個時區(qū)，右半圈是西經(jīng)、西12個時區(qū)，東、西12時區(qū)在地理經(jīng)度180°處相重合，即國際日期變更線、也稱日界線，全球共分24個時區(qū)。體現(xiàn)了世界時區(qū)劃分的原理、方法以及區(qū)時計時特征。在表盤上我們可以看到(a)0時區(qū)的中央經(jīng)線為0°，其余時區(qū)中央經(jīng)線的經(jīng)度為時區(qū)的區(qū)號與15°的倍數(shù)。即λ = Z · DX15。(式中λ為時區(qū)中央經(jīng)線經(jīng)度，Z· D為時區(qū)區(qū)號。)(b)每個時區(qū)的中央經(jīng)線在表盤上都相對應(yīng)著一個整點(diǎn)的小時刻度，表示每個時區(qū)均以各自中央經(jīng)線上的地方平時作為本時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時間、即區(qū)時，同一時區(qū)的地方時之差不超過半小時，相鄰兩時區(qū)的區(qū)時相差整小時數(shù)，而分、秒數(shù)相同。即時區(qū)邊界經(jīng)度=λ ±7. 5。
東時區(qū)J邊界經(jīng)度=λ±7. 5。西
>
西時區(qū) 邊界經(jīng)度= λ+7. 5。
西格林尼治從子夜起算的平太陽時稱為世界時(UT)。把指針撥到O時O分O秒，此亥IJ，鐘表顯示的就是格林尼治時間O時、即世界時(UT)O吋。這時，在表盤上我們還可以看出以下規(guī)律
(a)區(qū)時及地方時與世界時之差等于它們間的地理經(jīng)度。
權(quán)利要求
1.ー種世界時鐘表，主要包括機(jī)芯，表殼，表盤以及指針等，其特征在于12時及30分、秒刻度與O時及60分、秒刻度分別位于表盤(I)縱坐標(biāo)的上方與下方,6時及15分、秒刻度與18時及45分、秒刻度分別位于表盤(I)橫坐標(biāo)的左方與右方，其它小時刻度(2),分、秒刻度⑶依次順延排開，24時瞬間重合于O時，時針(8)、分針(9)、秒針(10)每日O時O分O秒相起始；在表盤(I)同一坐標(biāo)沿小時刻度(2)裝置ー個世界時刻度盤(4)，世界時刻度盤(4)上有世界24個時區(qū)(5)的劃分及其相對應(yīng)的地理經(jīng)度￠)、中央經(jīng)線(7)，世界時刻度盤(4)與機(jī)芯走時機(jī)構(gòu)沒有傳動關(guān)系，只是每個時區(qū)(5)的中央經(jīng)線(7)或地理經(jīng)度(6)與表盤(I) 12時有定位關(guān)系；轉(zhuǎn)動世界時刻度盤(4)，把所需當(dāng)?shù)貢r區(qū)(5)中央經(jīng)線(7)定位于表盤(1)12時，鐘表就切換到當(dāng)?shù)貢r區(qū)(5)上來，把指針(8)、(9)、(10)撥到當(dāng)?shù)貢r區(qū)(5)的時刻，時針⑶在指示當(dāng)?shù)貐^(qū)時的同時，通過世界時刻度盤⑷還指示著同一瞬間平太陽視運(yùn)動的地理經(jīng)度(6)。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述的ー種世界時鐘表的區(qū)時計算方法，其特征在于需要讀出同 一瞬間世界任何國家或城市、地區(qū)的區(qū)時時，以平太陽視運(yùn)動地理位置的計算方法，即把讀表的方式從時針(8)指示的當(dāng)?shù)貐^(qū)時，轉(zhuǎn)換到世界時刻度盤(4)上指示的同一瞬間平太陽視運(yùn)動的地理經(jīng)度(6)所屬區(qū)時的時區(qū)(5)中央經(jīng)線(7)上來，為上中天12吋，以該時區(qū)(5)中央經(jīng)線(7)所對應(yīng)的整點(diǎn)小時刻度(2)為基點(diǎn)讀12，以平太陽時角之差和區(qū)時的原理及方法，即順時針法或逆時針法以及子午圈法計算得出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種指針式世界時鐘表及其區(qū)時計算方法。鐘表的表盤1代表地球，從表盤1的12時到0時的縱坐標(biāo)即是一個地方時的子午圈，時針8的旋轉(zhuǎn)與平太陽的周日視運(yùn)動相一致，平太陽日從子圈起算，時針8、分針9、秒針10每日0時0分0秒相起始；把世界時刻度盤4上所需時區(qū)5的中央經(jīng)線7定位于表盤1的12時，時針在指示當(dāng)?shù)貐^(qū)時的同時，通過世界時刻度盤4還指示著同一瞬間平太陽視運(yùn)動的地理經(jīng)度6，需要讀出同一瞬間世界任何國家或城市、地方的區(qū)時時，以平太陽視位置的方法，則可以非?？茖W(xué)簡便地計算得出。
文檔編號G04B19/22GK102722097SQ20121005454
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者張繼忠 申請人:張繼忠